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Techniques pour la mise au foyer d'une caméra CCD

(Mis à jour: 25 avril 2003)
Photo de Luc Bellavance Par: Luc Bellavance
Club d'Astronomie de Rimouski

Ce texte s'adresse aux personnes qui possèdent une caméra CCD et qui sont familières avec l'utilisation de celle-ci. Pour celles qui ne connaissent pas les CCD, je les invite à lire le texte de Denis Bergeron à ce sujet.

La photographie CCD est très performante, mais pour réussir de belles photos il faut tenir compte de plusieurs facteurs. L'un de ces facteurs est la bonne mise au foyer (focus).

Nos premières expériences en photographie CCD se sont révélées très encourageantes et très prometteuses, mais il y avait une difficulté technique: la mise au foyer était difficile à faire, nos photos étaient souvent hors-foyer. Les premières images étaient le fruit d'un labeur épouvantable juste pour la mise au foyer de la caméra!

Bref, sans perde de temps révisons les différentes techniques de mise au foyer d'une caméra CCD que nous avons expérimentées.



Technique 1: Le va et vient
  1. Choisir une étoile de magnitude entre 4 et 9 .
  2. Faire un zoom sur la région de l'étoile. Les écrans seront rafraîchis plus rapidement.
  3. Régler le logiciel de façon à prendre les photos automatiquement.
  4. Choisir un temps de pose entre 0.1 à 5 secondes, dépendamment de la luminosité de l'objet.
  5. Prendre la lecture de l'intensité du pixel le plus lumineux .
  6. Tourner légèrement le bouton de mise au point du télescope (sens horaire ou anti-horaire).
  7. Noter à nouveau la lecture de la nouvelle intensité du pixel le plus lumineux.
  8. Comparer les deux valeurs et tourner légèrement le bouton de mise au point dans le sens qui devrait permettre une valeur plus élevée lors de la prochaine lecture.
  9. Si cette valeur atteint le plafond (saturation) du CCD (pour la caméra Sbig cette valeur est de 65535) on réduit le temps de pose de moitié.
  10. On recommence à l'étape 5, jusqu'à l'obtention de la valeur la plus élevée possible (pour un temps de pose déterminé et sans atteindre la valeur critique de saturation du CCD).
  11. Supposons que les valeurs de lecture suivantes soient obtenues en tournant le bouton de mise au point dans le sens horaire:
    1. 34000
    2. 34200
    3. 34400
    4. 34440
    5. 34430
    6. 34000
    7. 33980
    Ici le maximum est atteint à la quatrième lecture (34440). La mise au foyer de votre caméra se trouve donc près de cette valeur. Il faut viser à atteindre de nouveau cette valeur en tournant cette fois dans le sens inverse.

    En théorie le foyer est atteint quand l'énergie lumineuse de l'étoile est concentrée en un point le plus petit possible; les limitations de la lumière et de l'optique font que ce point a un diamètre égal au disque d'Airy.

Inconvénients Avantages
Les valeurs lues fluctuent énormément d'une lecture à l'autre dû à la turbulence (seing) atmosphérique. Aucun.
Nous ne sommes jamais sûrs d'une bonne mise au point. (trop grand écart entre les lectures)
Méthode très longue et fastidieuse, nécessite plusieurs dizaines de minutes, voire des heures.


Technique2: Les deux ronds

C'est la deuxième technique que nous avons essayée. Elle permet de gagner beaucoup de temps, mais elle demande un peu de bricolage:

  1. Il faut recouvrir l'entrée du télescope avec une feuille de carton possédant deux ronds de quelques centimètres de diamètre, répartis à égale distance du centre du télescope.
  2. Choisir une étoile de 4ième magnitude ou plus lumineuse.
  3. Choisir un temps de pose aléatoire entre 1 à 5 secondes.
  4. Régler le logiciel de façon à prendre les photos automatiquement.
  5. Observer sur l'écran de l'ordinateur la dimension des deux ronds.
  6. Tourner légèrement le bouton de mise au point du télescope (sens horaire ou anti-horaire).
  7. Observer sur l'écran de l'ordinateur la dimension des deux ronds.
  8. Les deux ronds ont maintenant diminué ou augmenté de taille (Il se sont aussi rapprochés ou éloignés l'un de l'autre). Comparer avec la cinquième étape et tourner légèrement le bouton de mise au point dans le sens qui permettra de rapprocher le plus possible les deux ronds, jusqu'à les joindre en un seul.
  9. Au moment ou les deux ronds n'en forment plus qu'un vous êtes au foyer.
Inconvénients Avantages
Cette méthode ne garantit pas l'exactitude du foyer car une fois les deux ronds réunis, vous n'avez pas l'assurance qu'ils sont exactement superposés. Beaucoup plus rapide que la technique 1.
On peut tenter d'améliorer par la méthode du pixel le plus brillant mais le problème de turbulence atmosphérique revient comme à la technique 1. Ne pas oublier d'enlever le carton! Donne de bon résultats, mais une imprécision demeure...


Technique 3: L'oculaire

Cette méthode peut-être utilisée après que l'on a préalablement réussi à faire le foyer avec l'une des autres méthodes.

  1. Au moment où votre caméra est exactement au foyer, enlevez la du télescope.
  2. Utilisez vos oculaires et vérifiez, en les glissant d'avant en arrière dans le porte oculaire sans toucher au bouton de mise au foyer, si l'un d'entre eux donne une image au foyer à une position donnée.
  3. Si oui, alors faites une marque sur votre oculaire afin de pouvoir le remettre à la même position dans le futur.
  4. La prochaine fois que vous voudrez faire le foyer pour votre caméra, placez l'oculaire à la marque en question et tournez le bouton de mise au point jusqu'à ce que vous obteniez une image nette, puis remettez votre caméra en place sans toucher au bouton de mise au foyer.
  5. Si aucun de vos oculaires ne réussit à atteindre le foyer, alors dommage cette méthode n'est pas pour vous!
Inconvénients Avantages
Il faut enlever et remettre la caméra sur le télescope. Très, très rapide.
Très ennuyant l'hiver à cause du froid. Donne de bons résultats.
Manipulation des pièces.
Au moment de remettre votre CCD, rien ne garantit qu'elle soit exactement au foyer à cause du déplacement des pièces (oculaires et autres). Cette méthode est surtout pratique lorsqu'on réinstalle sa caméra suite à une séance d'observation visuelle.
Ne fonctionne pas toujours dépendamment du télescope et des oculaires.


Technique 4: Débordement (blooming)

Cette technique utilise avantageusement un défaut de votre CCD! Sur un CCD les pixels surexposés (saturés de lumière) débordent sur les autres pixels. En anglais on utilise le terme «Blooming». Ils débordent surtout sur les pixels qui sont dans le même chemin que le transvidage des cellules (pixels).

  1. Régler l'option anti-blooming de votre logiciel à haut.
  2. Choisir une étoile de 4ième magnitude ou plus lumineuse.
  3. Régler le logiciel de façon à prendre les photos automatiquement.
  4. Choisir un temps de pose aléatoire entre 0.5 à 5 secondes.
  5. Régler le logiciel de façon à prendre les photos automatiquement.
  6. Si une étoile est surexposée, alors un trait vertical plus ou moins large apparaît sous votre étoile.
  7. Il est avantageux, à ce stade, de faire un zoom sur la région de l'étoile. Les écrans seront rafraîchis plus rapidement.
  8. Tourner légèrement le bouton de mise au point du télescope (sens horaire ou anti-horaire).
  9. Le trait vertical est alors plus ou moins large.
  10. Comparer avec le sixième point et tourner légèrement le bouton de mise au point dans le sens qui donnera un trait le plus mince possible.
  11. Votre caméra est au foyer lorsque le trait est le plus mince possible.
Inconvénients Avantages
Réglage de l'option «anti-blooming» du CCD. Méthode rapide et efficace.


Technique 5: Diffraction

La cinquième technique demande encore un peu de bricolage. Cette fois vous découpez une bande de carton (¾ de pouces à 1 pouce de large, 19mm à 25mm) d'une longueur égale au diamètre de votre tube de télescope. Vous placez ensuite ce bandeau approximativement à 45 degrés par rapport aux rangées des pixels (coin à coin par rapport au CCD).

  1. Choisir une étoile de 3e magnitude ou plus lumineuse.
  2. Ajuster l'option «background» à 0.
  3. Ajuster l'option «Range» entre à 255 et 400.
  4. Choisir un temps de pose de 1 à 5 secondes.
  5. Régler le logiciel de façon à prendre les photos automatiquement.
  6. Observer sur l'écran de l'ordinateur la dimension du trait diagonal qui traverse l'étoile.
  7. Il est avantageux, à ce stade, de faire un zoom sur la région de l'étoile. Les écrans seront rafraîchis plus rapidement.
  8. Tourner légèrement le bouton de mise au point du télescope (sens horaire ou anti-horaire).
  9. Observer sur l'écran de l'ordinateur la dimension du trait diagonal qui traverse l'étoile. Celui-ci est le résultat de la diffraction engendrée par l'obstruction.
  10. Tourner légèrement le bouton de mise au point dans un sens puis dans l'autre, jusqu'à ce que vous obteniez un trait le plus mince possible.
  11. .Votre caméra est au foyer lorsque le trait est le plus mince possible.
Inconvénients Avantages
Ne pas oublier d'enlever le bandeau! Très rapide et extrêmement précis.
L’option «Range» de la caméra est quelques fois difficile à ajuster correctement. Ne prends que quelques minutes.


RECOMMANDATIONS

D'abord, il est suggéré d'utiliser
la méthode 2 ou la méthode 3 pour obtenir un foyer potable, puis d'optimiser avec la méthode 5.

Si vous utilisez une autre technique, vous pouvez me la transmettre: elle sera ajoutée à ce texte.

Par: Luc Bellavance


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